生物工业生产中常用管道和阀门.ppt

《生物工业生产中常用管道和阀门.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物工业生产中常用管道和阀门.ppt（53页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、生物工程设备,第十六章,生物工业生产中常用管道和阀门,生物工业生产中常用管道和阀门,16.1 生物工业中的管道 16.2 生物工业中常用的管道联接和 管路的标准化参数 16.3 生物工业中常用的阀门和维修,16.1 生物工业中的管道,16.1.1 生物工业中常用管道1铸铁管 铸铁管分为两种：普通铸铁管和硅铁管。普通铸铁管是用上等灰铸铁铸成，常用作埋在地下的供水总管线、煤气管、污水管或料液管等。硅铁管可分为高硅铁管和抗氯硅铁管两种，前者指含硅14%以上的合金硅铁管，它能抗硫酸、硝酸和温度低于573K的盐酸等强酸的腐蚀，后者是含有硅和钼的铸铁管，它能抗各种浓度和不同温度的盐酸腐蚀。,16.1 生物

2、工业中的管道,2钢管 钢管根据材质的不同分为普通钢管和合金钢管两种，按照制造方法不同可分为无缝钢管和有缝钢管（焊接管）两种。无缝钢管具有质地均匀、强度高等优点。根据材质的不同，无缝钢管可分为普通（碳）钢管、优质（碳）钢管、低合金钢管、不锈钢管等。根据加工方法不同，又分为冷拔不锈钢管和热拔不锈钢管。无缝钢管的尺寸用外径来表示的，表16-1列出了普通碳钢无缝钢管规格。,16.1 生物工业中的管道,表16-1 普通无缝钢管规格,16.1 生物工业中的管道,无缝钢管的规格一般用“外径壁厚长度/材质”表示，如无缝钢管外径40mm，壁厚3.5mm，长度4m，用20号钢制造，可表示为 403.54/20。水

3、、煤气管是用含碳量0.1%以下的软钢（10号钢）制成。这种管子用来输送水和煤气，它比无缝钢管容易制造，价格低廉，但由于接缝容易开裂，尤其是经过弯曲加工后，一般只用于0.8MPa（表压）以下的水、暖气、煤气、压缩空气和真空管道。水、煤气管在规格写法中只表示内经，不表示壁厚，其规格见表16-2,16.1 生物工业中的管道,表16-2 水、煤气钢管的规格和每米重量,16.1 生物工业中的管道,3有色金属管 铜管（或称紫铜管）重量轻，导热性能好，低温强度高，适用于低温管路和低温换热器的列管。铅管的抗腐蚀性能良好，能抗硫酸及10%以下的盐酸，但不能作浓盐酸、硝酸和醋酸等的输送管路。铅管的最高允许温度为4

4、13K，易于碾压、煅制和焊接，但机械强度差，导热性能低，而且较柔软铝管有较好的耐酸腐蚀性能，铝管的纯度越高，耐酸腐蚀性能越好，通常用于输送浓硝酸、蚁酸、醋酸等物料，还可以用于制造换热器。铝管不耐碱，不能用于输送碱性液体。,16.1 生物工业中的管道,4塑料管硬聚氯乙烯管能够抵抗任何浓度的酸类和碱类腐蚀，但不能抵抗强氧化剂，如，浓硝酸、发烟硫酸，也不能抵抗芳香族碳氢化合物和卤代碳氢化合物的腐蚀。它可用作输送0.50.6MPa（表压）和温度在263313K之间的腐蚀介质，其最高耐受温度为333K，若用钢管铠装后，可输送363473K的介质。由于塑料的保温性能好，使用塑料管输送流体时，一般情况下可不

5、用保温层。,16.1 生物工业中的管道,酚醛塑料管可分为石棉酚醛塑料管（通称“法奥利特”管）和夹布酚醛塑料管两种，前者主要用于输送酸性介质，最高工作温度为393K，后者用于压力低于0.3MPa及温度低于353K时使用，最高工作温度373K。玻璃钢管又称玻璃纤维增强塑料管，是以玻璃纤维及其制品（玻璃布，玻璃带，玻璃毡）为增强材料，以合成树脂（如环氧树脂，酚醛树脂，呋喃树脂，聚酯树脂等）为粘结剂，经加工而成。玻璃钢管重量轻，强度高，耐腐蚀，耐高温，电绝缘性能好，隔温绝热性能也很好。,16.1 生物工业中的管道,5橡胶管 橡胶管具有较好的耐腐蚀性，有较好的弹性并可任意弯曲，常用于实验室或其他临时管路

6、，如抗生素工业中临时加料、加水管道等。橡胶管不耐酸碱、有机酸和石油产品，不能用于这些产品的输送。橡胶管按结构可分为纯胶小径胶管、橡胶帆布挠性管和橡胶螺旋钢挠性管。6陶瓷管 陶瓷管能耐酸碱（氢氟酸除外），但其强度低，易碎，耐压性差，可用来输送工作压力为0.2MPa及温度在423K以下的腐蚀性介质。,16.1 生物工业中的管道,16.1.2 生物工业中管道的涂色 在工厂，各种管路交错排列，密如织网，为了使操作者便于区别各种类型的管路，通常在管道的外面涂上各种颜色。管路涂色的方法有两种，一种为全部涂以某种单色，另一种在底色上添加色圈，通常每隔2米有一个色圈，宽度为50100毫米。涂色用的颜料有两种：

7、油漆和硅酸盐颜料。前者涂于包扎类的保护层上，后者在石棉水泥类保护层上。常用的管道涂色如表16-3所示。,16.1 生物工业中的管道,表16录-3 常用的管路涂色,返回,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,16.2.1 管件 管件就是用于管道连接的接头和接件，其种类很多，常见的管件如表16-4所示。使用管件时，将两个或多个管道通过螺纹固定在接头或三通、四通管件上，实现两个或多个管道的连接。管件已经标准化，表16-4列出了工业上常用的一些管件。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,表16-4 水、煤气钢管的管件种类及用途,外螺纹管接头,异径三通,活管接头,等经四

8、通,异径管,异径四通,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,表16-4(续)水、煤气钢管的管件种类及用途,内外螺纹管接头,外方堵头,等经弯头,管帽,异径弯头,锁紧螺母,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,16.2.2 法兰 法兰是用来连接管道和管道、管道和阀门的一种带有螺孔的盘状接口，使用法兰时，先将法兰通过焊接或螺纹连接的方式固定到两个管道的端口，然后用螺丝将两个管道连接起来。法兰也已经标转化，工业上常用的有以下几种法兰：1对焊带颈法兰 如图16-1所示，这种发兰有两个明显特征，一是它的长颈，二是它的厚度圆滑地过渡到焊接部位。这种法兰与管道连接时，采用对焊方

9、式。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,2平焊法兰 平焊法兰样式如图16-2所示，是一个简单的带孔的圆盘，圆盘的中间可以有加强毂和密封槽。它与管道焊接时将管道的一段插入平焊法兰中间然后焊接，焊接后需要将焊渣磨去修平。平焊法兰是各种法兰中应用最多的一种。它很容易买到，也能用标准钢板自制。这种法兰造价较低，对焊接管的长度要求不高，在安装时也比较容易对正。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,图16-1 对焊长颈法兰,图16-2 平焊法兰,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,3翻边活套法兰 翻边活套法兰的形式及与管道的连接方式，如图16-3所示

10、。这类法兰通常和翻边管节配用，即在管端接上一段冲压成型的翻边管节，使法兰能轻松套于其上。活套法兰有一个其他法兰都不具备的优点，即在装上管子后，螺孔位置可以随意转动调整，因此适用于那些需要频繁拆卸、检修和清理的管路中。此外，这种法兰在与高级材质的管子配用时可以避免整个法兰都采用昂贵的高级材料。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,图16-3 翻边活套法兰,图16-4 螺纹法兰,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,4螺纹法兰 螺纹法兰与管道的连接如图16-4所示。这种类型的法兰通常只在低压管路中使用，尤其是在不允许焊接的场合。5法兰盖图16-5 法兰盖（盲板）法

11、兰盖俗称为“盲板”或者“封堵”，如图16-5所示，实际上是一个四周带有螺孔的圆盘，中间没孔，用来封闭管路、阀门、和其他设备的出口端。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,6承插焊接法兰 承插焊接法兰结构如图16-6所示，最初是为了连接小口径高压管道而设计的，现在已大量应用于密封性能要求较高的管道连接中。承插焊接法兰和平焊法兰的强度差不多，但其抗疲劳特性较好，因此，使用承插焊接法兰比使用平焊法兰安全性较好。承插法兰的缺点是价格比平焊法兰稍高。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,图16-5 法兰盖（盲板）,图16-6 承插焊接法兰,16.2 生物工业中常用的管

12、道联接和管路的标准化参数,16.2.3 管道的联接1螺纹联接 螺纹联接一般用于水煤气、小直径水管、压缩空气管及低压蒸汽管路。只要在管端刻出螺纹，即可与各种螺纹管件或阀门联接。为了保证密封性能，防止泄露，在进行螺纹联接时，需要在螺纹上涂以胶合剂，对蒸汽管路可用厚白漆或涂上铅丹的石棉线，对于冷水和空气管路，可用白漆加麻丝或者聚四氟乙烯胶带。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,2法兰联接 法兰联接是使用法兰将管道和管道、管道与阀门联接起来。作为最常用的联接方式，法兰联接拆卸方便，密封可靠，适用的压力与管径范围大。一般来讲，在中低压管路上多采用焊接式法兰，法兰端面与管子的中心线垂直

13、，两个对接的法兰端面互相平行，法兰的密封面应加工光滑，不允许有从中心向外辐射的沟槽和砂眼。在高压管路上多采用钢制的螺纹联接法兰，不应有伤痕，毛刺和裂纹。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,3承插式联接又称钟拴式联接，是将需要联接的一根管插到另一根管端口的插套内，再在管端与插套所形成的环状空间内填入适当的填料，如果要求较高，则灌以溶铅后敲实，以达到密封的目的。给水管的密封一般是用麻绳为填料，再以水泥封固4焊接联接 焊接联接法较其他各法方便、便宜、不易漏，无论是钢管、有色金属管以及塑料管都可用焊接的方法联接，特别适用于高压管路和长管路。需要经常拆卸的管段不宜用焊接的方法联接。,

14、16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,16.2.4 管路的标准化和标准化参数1压力标准 管子、管件和阀门的压力标准有公称压力（Pg）、试验压力（Ps）和工作压力（P）。公称压力统称为压力，一般大于或等于实际工作最大压力，是为了设计、制造和使用方便而规定的一种标准压力，在数值上正好等于第一级工作温度下的最大工作压力，即，管内工作介质的温度在273393K范围内的最高允许压力。公称压力的表示方法一般是pg符号后附加压力数值，如pg25表示公称压力为2.5MPa。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,试验压力是为了对管路附件进行水压强度试验和紧密性试验而规定的一种压

15、力,一般情况下其数值等于公称压力的1.5倍，特殊情况下可由公式ps=np计算，n的值与温度有关，温度越高其值越大，范围在1.94.4之间。阀件的试验压力可由公式ps=1.25p计算。试验压力的表示方法与公称压力基本相同，如ps150表示试验压力为15.0MPa。工作压力是为了保证管路附件工作时的安全，根据管内介质的工作温度所规定的一种最大压力。,16.2 生物工业中常用的管道联接和管路的标准化参数,2口径标准 口径的标准为公称直径，它是为了设计、制造、安装和维修方便而规定的一种标准直径。公称直径既不是管子的内径，也不是管子的外径，而是与管子内径相接近的整数。一般情况下水、煤气钢管和无缝钢管以及

16、铸铁管和阀件的内径为整数。公称直径用符号Dg表示，其后附加公称直径的毫米数，如 Dg1000表示公称直径为1000mm。我国公称直径系列从14000mm 分为53级，其中11000mm的级分的较细，以后每增加200有一种公称直径，直至4000。,返回,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,16.3.1 生物工业中常用的阀门 阀门是生物工业中最常见的设备，正是通过阀门的作用才能对生产工艺进行有效的控制。阀门常用铸铁、铸钢、不锈钢以及合金钢制成。根据启闭时的作用力不同，阀门可以分为两大类：驱动阀门和自动作用阀门，前者依靠手动、电动、气动等外部作用力进行操作，如闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、旋塞阀等；后

17、者根据系统中某些参数的变化，依靠介质自身的力量自动完成阀门的启闭，如止回阀、减压阀、疏水阀、安全阀。以下详细介绍生物工业生产中常用的几种阀门。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,1闸阀 闸阀，又称闸板阀，代号为 Z,结构如图16-7所示。它相当于在管道里插入一块闸板，闸板的升降可以启闭管路。闸阀的阀杆可分为明杆和暗杆两种。闸阀的优点是阻力小，没有方向性制约，流体介质可以双向流动。一般闸阀的工作状态有两种，全开或者全关。生物工业中，闸阀广泛用于空气过滤器、空气系统总管、支管的控制阀、冷水管路的控制阀及上水管路的控制阀。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-7 闸阀结构示意图,16.

18、3 生物工业中常用的阀门和维修,2截止阀 截止阀也称为球心阀，代号为“J”。截止阀结构如图16-8所示。在截止阀的阀体中，一个“”形隔层将阀腔分为上下两部分，两层中间有一个阀孔（阀座），阀芯（阀盘）盖在阀座上。可以旋转手轮通过阀杆带动阀芯升降以调节流量。在截止阀中，介质的流动有方向性，必须从阀腔的下部流过阀座然后再流出（俗称低进高出）。截止阀的流体流动阻力较大（较闸阀大510倍）。截止阀的公称直径一般不超过200毫米。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-8 截至阀结构示意图,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,3旋塞阀 旋塞阀俗称“考克”，代号为“X”。旋塞阀结构如图16-9所示

19、。在阀体中间插入一个锥形旋塞，其中间有一通孔，旋塞在阀体内的旋转可以控制阀门的启闭。旋塞阀的缺点是密封面易磨损，开关需要使用较大的力量，不适用于输送高温、高压介质，如蒸汽，适用于120以下的压缩空气、废蒸汽-空气混合物以及120以下的液体包括含有结晶和悬浮物的液体，也适用于粘度较大的液体和要求开关迅速的阀位。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-9 旋塞阀结构示意图,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,4隔膜阀 隔膜阀代号为“G”，结构如图16-10所示，它的启闭依靠一块橡皮隔膜。橡皮隔膜的四周夹置于阀体和阀盖间，中央突出部分固定于阀杆下端。旋转阀杆上的手轮可以调节隔膜与阀座间的距

20、离，从而调节流量。由于流动介质不进入阀盖内腔，不存在填料密封泄露问题。隔膜阀结构简单，密封性能好，耐腐蚀，流动阻力小，便于操作，适用于流体温度在200以下，压力小于1000kPa的油、水、酸性介质和含悬浮物的介质，不适用于有机溶剂和强氧化剂的输送控制。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-10 隔膜阀结构示意图,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,5球阀 球阀代号为“Q”，结构与旋塞阀类似，不同之处是以一个中间开孔的球体作为阀芯，通过旋转球体实现阀门的启闭。球阀结构简单，开关迅速，操作方便，体积小，重量轻，零部件少，流体阻力小，适用于低温、高压及粘度大的介质，不宜用作流量调节。目前

21、由于密封材料的限制，球阀不能用于温度较高的流体，一般用于上水、下水，物料管道、真空管道以及贮槽的放料阀。图16-11是球阀结构示意图。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-11 球阀结构示意图,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,6、止逆阀 止逆阀又称单向阀或止回阀，代号“H”。结构如图16-12所示。它是一种自动开闭的阀门，在阀体内有一盘式吊板，当介质顺流时吊板被冲开，逆流时阀门被流体冲闭。止逆阀的用途是防止流体反向流动。止逆阀一般应用于粘度小的清洁介质，含有固体颗粒的流体不宜采用。在生物工业中，止逆阀广泛用于消毒塔的蒸汽和物料控制阀以及发酵罐加热器的蒸汽和冷水管路流动控制。,1

22、6.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-12 止逆阀结构示意图,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,7安全阀 安全阀代号为“A”，是一种自动阀门，当受压系统的压力超过规定值时，能够自动打开泄压，以保证受压容器和管道系统安全运行，当压力恢复到限定值内时自动关闭。安全阀关系到设备和人身的安全，在工作中应当经常检查它的可靠性，确保安全。图16-13为杠杆式，又叫重锤式安全阀，图16-14为弹簧式安全阀。杠杆式安全阀依靠重锤的作用力工作，弹簧式则依赖弹簧的压力起作用。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-13 重锤式安全阀,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,图16-14 弹簧式安全

23、阀,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,16.3.2 阀门的型号、规格表示法 阀门产品的型号，按照阀门型号编制方法规定，由7个单元组成，按照下列顺序编制：,1,2,3,4,5,6,7,表示阀体材料,表示公称压力,表示密封面或衬里材料,表示结构形式,表示连接形式,表示驱动方式,表示阀门类别,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,如上页图所示，第一个单元表示阀门的类别，用汉语拼音字母表示，如闸阀用“z”代表。第二单元表示驱动方式，用阿拉伯数字表示，如蜗轮用“3”代表。第三单元表示连接形式，用阿拉伯数字表示，如内螺纹用“1”代表。第四单元表示结构形式，用阿拉伯数字表示，阀门的结构形式和阀门的类别有

24、关，如截止阀的结构形式直通用“1”代表。第五单元表示密封面或衬里材料，用汉语拼音字母表示，如密封面是由阀体上直接加工出来，其代号为“W”。第六单元表示公称压力，并以短横线与第五单元隔开。第七单元表示阀体材料，用汉语拼音字母表示，如灰铸铁用字母“Z”代表。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,16.3.3 阀门的维护（一）阀门的维护 阀门的维护要做到以下几点：1经常擦拭阀门的螺纹部位，保持清洁和润滑良好，使传动零件动作灵活，无卡涩现象。2经常检查填料处有无泄漏，如有，应适当拧紧压盖螺母或增添填料。3要经常观察减压阀的减压效能。4要经常检查安全阀是否有渗漏和污垢存在，发现后应及时解决。,16.3

25、 生物工业中常用的阀门和维修,5当阀门全开后，应将手轮倒转少许，使螺纹之间严紧，以免松动损伤。6保持电动装置的清洁和电器接点的严紧，防止汽、水和油污的污染。7露天阀门的传动装置要有防护罩，以防雨、雪和大气的侵蚀。8对止逆阀要经常测听阀瓣或阀芯的跳动情况，以防阀瓣滑落失效。9冬季要检查阀门的保温层是否良好，以防冻坏。阀门需要停用一段时间时应将内部积存的介质排净。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,（二）阀门的故障及处理办法1填料函泄漏 故障可能原因：压盖松，填料没有压紧，阀杆磨损或腐蚀。处理办法：拧紧螺母，均匀压紧填料；更换新阀杆或者更换新填料。2密封面泄漏 故障可能原因：密封面有赃物粘附，

26、密封面腐蚀磨伤。处理办法：反复微开、微闭将赃物冲走；研磨锈蚀处或更新密封面。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,3阀杆转动不灵 故障可能原因：填料压得过紧，阀杆螺纹部分太脏，阀体内部积存结疤，阀杆弯曲或螺纹损坏。处理办法：适当放松压盖；清洗擦净赃物；清理阀体内部积存物；调直阀杆或更换阀杆。4安全阀灵敏度不高 故障可能原因：安全阀弹簧疲劳，安全阀弹簧级别不正确，阀体内水垢结疤严重。处理办法：更换新弹簧；按照正确的压力等级选用新弹簧；彻底清理阀体内污垢。,16.3 生物工业中常用的阀门和维修,5减压阀压力自调失灵 故障可能原因：减压阀内调节弹簧或膜片失效，控制通路堵塞，减压阀活塞或阀芯被锈斑卡住。处理办法：更换新弹簧或膜片；清理控制通路；将活塞或阀芯清理干净，并打磨光滑；6机电机构动作不协调 故障可能原因：行程控制器失灵，行程开关触点接触不良，离合器未啮合。处理办法：检查调节控制装置；修理行程开关的接触点或接触片；将离合器部分拆卸修理。,